1、机电学院毕业设计模板分类号 编号烟 台 大 学毕 业 论 文（设 计）基于MATLAB的边缘提取Edge Extraction Based on MATLAB申请学位： 工学学士学位 院 系： 机电汽车工程学院 专 业： 测控技术与仪器 姓 名： 郭东伟 学 号： 201156502131 指导老师： 冷慧文（副教授） 2015年6月10日烟台大学基于MATLAB的边缘提取姓 名： 郭东伟 指导教师： 冷慧文(副教授) 2015年6月10日烟台大学烟台大学毕业论文（设计）任务书院（系）：机电汽车工程学院姓名郭东伟学号201156502131毕业届别2015专业测控技术与仪器毕业论文（设计）题目
2、基于MATLAB的边缘提取指导教师冷慧文学历博士职称副教授所学专业具体要求(主要内容、基本要求、主要参考资料等)：进度安排：指导教师（签字）：年 月 日院（系）意见：教学院长（主任）（签字）： 年 月 日备注：摘 要 数字图像的边缘检测是图像分割、目标识别、区域形状提取等图像分析领域十分重要的基础。在进行图像理解和分析时，第一步往往都是边缘检测。目前，边缘检测已成为机器视觉研究领域最活跃的课题之一，其研究具有非常重要的理论意义和实际应用价值。传统的边缘检测方法的检测精度最高只能达到一个像素级，但是，随着科学技术的飞速发展，工业检测等应用对精确度的要求不断提高，传统的像素级边缘检测方法已经不能满
3、足实际测量的需要，因此需要更高精度的边缘检测方法，即亚像素边缘检测方法。本文针对亚像素边缘检测技术进行了深入研究，研究内容主要包括以下几个方面： （1）本文详细阐述了数字图像边缘检测技术和亚像素边缘检测技术在国内外取得的研究成果和发展现状，论述了亚像素边缘检测技术的研究意义，同时，分析了亚像素边缘检测技术在图像处理领域未来的发展趋势。 （2）首先介绍了数字图像的相关内容，然后对几种经典的像素级边缘检测算法进行了研究，主要包括Roberts 算子、Sobel 算子、Prewitt 算子、拉普拉斯算子和Canny算子等，并使用Matlab 编程工具对这几种算法进行仿真实验，对比了他们的优缺点及适用
4、范围。最后分析了影响边缘检测质量的关键因素。 （3）对几种常用的亚像素边缘检测方法进行了深入研究，包括空间矩法、灰度矩法、Zernike 矩法和数字相关法等，同时使用 Matlab 编程工具实现这几种常用的亚像素边缘检测算法，分别对两个不同的目标图像，即标准六角形图像和螺母图像进行了仿真实验，根据实验结果，对比了各个算法在精确度、检测速度和抗噪声能力等方面的性能。 （4）针对传统的像素级边缘检测方法的检测精度低，而常用的亚像素边缘检测方法虽然提高了精度，但检测速度慢等缺点，提出了一种基于改进的形态学梯度的样条插值亚像素边缘检测方法，此改进方法是将改进的形态学梯度滤波算子与三次样条插值法结合起来
5、进行边缘检测。然后，使用Matlab编程工具对此改进方法进行了仿真实验，并与传统的像素级边缘检测方法进行了对比，实验结果显示了此改进的方法能够准确地检测出数字图像边缘，且检测精度明显高于传统的像素级边缘检测方法。同时还将本文提出的改进方法与空间矩法、灰度矩法、Zernike 矩法和数字相关法的检测时间进行了对比，结果表明本文的改进方法能在保证检测精度的同时减少了检测时间。 （5）首先，对多项式拟合法、椭圆拟合法、高斯曲面拟合法、Sigmoid曲线拟合法进行了研究，对比了它们的优缺点。与二次曲线拟合法相比，这几种曲线拟合法的计算过程都相对比较复杂，因此本文对二次曲线拟合方法做了重点研究并对其进行
6、了改进，提出了一种改进的二次曲线拟合亚像素边缘检测方法。在利用传统的二次曲线拟合亚像素边缘检测方法进行边缘提取时，边缘提取公式所用到的边缘点相邻像素点是在其八邻域内随机选取的，而本文提出的改进方法是在边缘点的相邻像素点中按某一固定方向选取（实验结果表明按135方向选取时，效果最佳），然后通过曲线拟合亚像素边缘提取公式确定出图像边缘。最后，使用Matlab 编程工具实现本文提出的改进的曲线拟合亚像素边缘检测方法，实验结果表明：本文提出的改进方法能够准确地检测出数字图像边缘，且检测效果明显优于原有的二次曲线拟合方法。 关键词：边缘检测；亚像素边缘检测；形态学梯度；三次样条插值；曲线拟合 ABSTR
7、ACTScraper conveyor is the coal conveyer machine on coal face, and the important component parts of associated facilities for coal transportation. Its reliability considerably decides the capacity and efficiency of coal mining.Using virtual prototype technology, the digital model of scraper conveyor
8、 chain transmission system was build and the dynamics simulation was done in this paper, which provide a research platform for designing product based on virtual reality.Key Words: Scraper Conveyor; Chain Transmission System; Virtual Prototype; Dynamics目 录第一章 绪论 11.1 机械11 11.2 机械12 11.2.1 机械121 11.2
9、.2 机械122 11.3 机械13 11.3.1 机械131 11.3.2 机械132 21.4 机械14 21.5 机械15 21.6 本文结构概述 2第二章 机械第2章 32.1 机械21 32.1.1 机械211 32.1.2 机械212 32.2 机械22 42.2.1 机械221 42.2.2 机械222 42.3 机械23 42.3.1 机械231 42.3.2 机械232 42.4 机械24 42.5 本章小结 4第三章 机械第3章 53.1 机械31 53.2 机械32 53.2.1 机械321 53.2.2 机械322 63.3 机械33 63.4 机械34 63.5 机械
10、35 63.6 机械36 63.6.1 机械361 63.6.2 机械362 63.7 机械37 73.8 本章小结 7第四章 机械第4章 84.1 机械41 84.1.1 机械411 84.1.2 机械412 84.2 机械42 84.3 本章小结 8第五章 机械第5章 106.1 机械51 106.2 机械52 106.3 本章小结 10第六章 机械第6章 116.1 机械61 116.2 机械52 116.3 本章小结 11参考文献 12致 谢 13附 录 14第一章 绪论1.1 机械11本文应用UG软件建立了刮板输送机链传动系统实体模型；应用ADAMS软件建立了链传动系统刚体动力学模型
11、和刚柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，得到了链传动系统中各零部件的位移、速度、加速度及载荷，对刮板输送机链传动系统制动工况下的动力学特性进行了仿真，得到了制动工况下圆环链的载荷，为圆环链的强度校核提供了依据；应用NASTRAN/PATRAN软件，对刮板输送机链传动系统中关键零部件进行了有限元分析，对各零部件的强度进行了校核。本文为企业采用虚拟样机技术开发设计刮板输送机新产品进行了初步探索和尝试，取得了一些对开发设计新产品有益的数据和经验，这部分格式为正文。1.2 机械12对刮板输送机链传动系统中关键零部件进1.2.1 机械121对刮板输送机链传动系统中关键零部件进1
12、.2.2 机械122对刮板输送机链传动系统中关键零部件进1.3 机械13对刮板输送机链传动系统中关键零部件进1.3.1 机械131对刮板输送机链传动系统中关键零部件进这是图位i. 统计分析表1.3.2 机械132对刮板输送机链传动系统中关键零部件进ii. XXX原理示意图1.4 机械14对刮板输送机链传动系统中关键零部件进1.5 机械15对刮板输送机链传动系统中关键零部件进1.6 本文结构概述对刮板输送机链传动系统中关键零部件进第二章 机械第2章本章首先2.1 机械21对刮板输送机链传动系统中关键零部件进2.1.1 机械211对刮板输送机链传动系统中关键零部件进如式2-1 2-1公式要居中，自
13、动编号。2.1.2 机械212对刮板输送机链传动系统中关键零部件进iii. XXX原理对刮板输送机链传动系统中关键零部件进1、相机成像数学模型对刮板输送机链传动系统中关键零部件进2.2 机械22对刮板输送机链传动系统中关键零部件进2.2.1 机械221对刮板输送机链传动系统中关键零部件进2.2.2 机械222对刮板输送机链传动系统中关键零部件进2.3 机械23对刮板输送机链传动系统中关键零部件进2.3.1 机械231对刮板输送机链传动系统中关键零部件进2.3.2 机械232对刮板输送机链传动系统中关键零部件进2.4 机械24对刮板输送机链传动系统中关键零部件进2.5 本章小结本章首先分析第三章
14、 机械第3章传动系统刚体动力学模型和刚柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，得到了链传动系统中各零部件的位移、速度、加速度及载荷，对刮板输送机链传动系统制动工况下的动力学特性进行了仿真，得到了制动工况下圆环链的载荷，为圆环链的强度。3.1 机械31传动系统刚体动力学模型和刚柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，得到了链传动系统中各零部件的位移、速度、加速度及载荷，对刮板输送机链传动系统制动工况下的动力学特性进行了仿真，得到了制动工况下圆环链的载荷，为圆环链的强度。iv. XXX原理3.2 机械32由于3.2.1 机械321对刮板输送机链传动系统中
15、关键零部件进3.2.2 机械322传动系统刚体动力学模型和刚柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，得到了链传动系统中各零部件的位移、速度、加速度及载荷： 3-1式3-1中，x0, y0分别表示3.3 机械33统刚体动力学模3.4 机械34对刮板输送机链传动系统中关键零部件进。3.5 机械35对刮板输送机链传动系统中关键零部件进3.6 机械36对刮板输送机链传动系统中关键零部件进3.6.1 机械361首先对比对刮板输送机链传动系统中关键零部件进3.6.2 机械362对刮板输送机链传动系统中关键零部件进v. XXX流程图3.7 机械37由学特性进行仿真，得到了链传动系统中各
16、零部件的位移、速度、加速度及载荷，对刮板输送机链传动系统制动工。结果如表3-1所示。表3-1 结果与分析序 号12345x (mm)XXXXXXXXXXy(mm)XXXXXXXXXXz(mm)XXXXXXXXXXe(mm)XXXXXXXXXXx(mm)XXXXXXXXXX3.8 本章小结本章第四章 机械第4章传动系统刚体动力学模型和刚柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，得到了链传动系统中各零部件的位移、速度、加速度及载荷，对刮板输送机链传动系统制动工况下的动力学特性进行了仿真，得到了制动工况下圆环链的载荷，为圆环链的强度。4.1 机械414.1.1 机械411特性进行
17、仿真vi. XXX原理4.1.2 机械412特性进行仿真，4.2 机械42特性进行仿真4.3 本章小结传动系统刚体动力学模型和刚柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，得到了链传动系统中各零部件的位移、速度、加速度及载荷，对刮板输送机链传动系统制动工况下的动力学特性进行了仿真，得到了制动工况下圆环链的载荷，为圆环链的强度。第五章 机械第5章6.1 机械51传动系统刚体动力学模型和刚柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，得到了vii. XXX原理6.2 机械52兵传动系统刚体动力学模型和刚柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，
18、得到了6.3 本章小结第六章 机械第6章6.4 机械61传动系统刚体动力学模型和刚柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，得到了viii. XXX原理6.5 机械52兵传动系统刚体动力学模型和刚柔混合动力学模型，对刮板输送机链传动系统的动力学特性进行仿真，得到了6.6 本章小结参考文献1 张三,王小小,赵某某. 爆炸系统计算机仿真分析J.航空学报,1999,20(4):365-367.2 David Page, Andreas Koschan, Sophie Voisin, Ngozi Ali and Mongi Abidi. 3D CAD model generatio
19、n of mechanical parts using coded-pattern projection and laser triangulation systems J. Assembly Automation, 2005,25(3):230-238.3 4 章毓晋.图像理解与计算机视觉M.北京:清华大学出版社2000:44-46.5 XXX,复杂XXX法测量技术研究D, 北京: 清华大学, 2008.6 Zhang Li, Curless B., Seitz S. M. Rapid shape acquisition using color structured light and multi-pass dynamic programming. Proceedings of First International Symposium on 3D Data Processing Visualization and TransmissionC, 2002: 24-36.致 谢四年前，感谢李小立 2013年6月2日附 录结束
